Planeter med vatten och bana runt vita dvärgstjärnor är högintressanta

 

En vit dvärgstjärna är en stjärna som vår sol som kollapsat till en dvärgstjärna med mycket liten storlek efter att den gjort slut på sitt kärnbränsle. En vanlig vit dvärg har en radie som är ca 1 procent av solens men som grovt räknat har samma massa. Detta motsvarar en täthet och vikt på cirka 1 ton per kubikcentimeter.

Astronomer som söker planeter utanför vårt solsystem (exoplaneter)efter tecken på liv söker dessa planeter i första hand genom att söka efter förändringar i  ljusstyrka på en stjärna då de passerar framför denna mellan stjärnan och ett teleskop hos oss. De använder ljuset från stjärnan som passerar under planeternas tunna lager av atmosfären för att med spektralanalys undersöka vilka grundämnen och molekyler planeten innehåller.

En stor stjärna där kärnfusion med full effekt pågår (som vår sol eller större stjärnor) kan vara svår att att upptäcka planeter framför. Därför är det lättare att hitta en planet som kretsar kring en mindre och ljussvagare lugn vit dvärgstjärna. "Vita dvärgar är så små och så oansenliga att om en jordlik planet passerade framför dem skulle man kunna göra en mycket bättre undersökning med att karakterisera planetens atmosfär", beskriver astronomiprofessorn Juliette Becker vid University of Wisconsin-Madison  huvudförfattare till en ny studie som granskas av AAS Journals och presenterades i Madison vid American Astronomical Societys 244:e möte. 

 Det första stora hindret för att en sådan planet existerar skulle vara att den klarat de sista dagarna (relativt sett) av en liten till medelstor stjärnas existens innan denna krympt samman till en vit lugn dvärgstjärna då den först har svällt upp till en röd mycket stor stjärna som slukat allt i sin väg.

Även om en planet som hyser vatten undgår att sväljas (den kan vara på ett avstånd utanför uppsvällandet) är den skyddad från den flammande röda  stjärnans värme. Stjärnans utbuktande tillväxt följs av förlusten av dess massa och en enorm ökning av dess ljusstyrka (hetta).

– Det faktum att stjärnan blir så mycket hetare innebär att alla planeter i systemet, även de som brukade vara kalla i det yttre solsystemet, plötsligt kommer att få se sina yttemperaturer öka drastiskt, beskriver Becker. "Då kan deras vatten avdunsta helt."

En jordliknande planet måste alltså ligga minst 5 till 6 astronomiska enheter (1 AU är det genomsnittliga avståndet mellan jorden och solen) från sin vita dvärgstjärna för att ha behållet  en betydande mängd av sitt vatten efter att dess sol först svällt upp till en röd jättestjärna innan den krympt ihop till en vit dvärgstjärna enligt den nya studien.

– Om man kan vara tillräckligt långt borta under den här farliga tiden så att man inte förlorar sitt ytvatten så är det bra, beskriver Becker. "Men nackdelen är att då den är så långt borta från stjärnan kommer allt vatten att vara is och det är inte positivt för ett eventuellt liv."

Så småningom kommer den vita dvärgen att vara så liten och kall att en planet som skulle  ha tillräckligt med värme för att ha flytande vatten skulle behöva vara närmre än en 1 astronomisk enhet  från den vita dvärgstjärnan vilket är mycket närmre  än från 5- till 6-AU-säkerhetslinjen som den hade varit tvungen att finnas i under stjärnans uppsvällande för att inte slukas under stjärnans röda fas och dess hetta.

Ett sätt att ändra en planets omloppsbana så mycket är den så kallade tidvattenmigrationen något som  skulle  kunna ske.

"Att en planets omloppsbana ändras är ganska normalt", beskriver Becker. "Vid tidvattenmigration får en viss dynamisk instabilitet mellan planeterna i ett system att en av dem hamnar i en högexcentrisk omloppsbana likt en komet och får en kurs riktigt nära den centrala kroppen i systemet och sedan långt ut från den igen." Likt kometer gör.

Den typen av banor kommer att lägga sig i mindre excentriska och mer stabila banor som skulle kunna lämna en planet mycket nära en vit dvärgstjärna.

"Om du lägger ihop skilda datamodeller för detta skeende ser man att det är en farlig resa för planeten och svårt för haven att klara denna process, men den är möjlig", beskriver Becker, vars medarbetare inkluderar Andrew Vanderburg, en astrofysiker vid Massachusetts Institute of Technology som nyligen var professor vid UW-Madison, och UW-Madison-doktoranden Joseph Livesey.

Mer arbete om omständigheterna kring potentiella vita dvärgplaneter skulle hjälpa till att stärka oddsen och vägleda beslutsfattandet när det är dags att dela ut begränsade teleskopresurser för att söka efter planeter som kan hysa liv i dessas närhet.

Bild wikipedia.  Stjärnan Sirius A (mitten) och den vita dvärgen Sirius B (nedanför till vänster). Bilden tagen av Hubbleteleskopet.